[发明专利]拟南芥苗期致死基因SL1的应用

说明书

本发明公开了一种拟南芥苗期致死基因SL1的应用，属于生物技术领域。本发明发现拟南芥SL1基因的纯合突变体的叶绿体无法发育成型，无法进行正常的光合作用，植物自养受到极大抑制，在土壤中无法生存；在含有糖的培养基上可以勉强存活，其叶片呈白色，且生长发育极为缓慢。将SL1基因转入sl1突变体中使其表达SL1蛋白，则突变体叶色得到恢复，植株的生长状态也与野生型一致，能进行正常的光合自养，且这些状态与SL1蛋白表达量呈线性正相关。这些结果表明，SL1基因是植物光合作用以及叶绿体发育所必须的。因此，本发明为提高植物光能利用率以达到高产的目的提供了一种新的途径，在农业现代化领域具有广阔的应用空间。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种拟南芥苗期致死基因SL1的应用。

背景技术

叶绿体光合作用是地球生命吸收并转化太阳能为生物能的最主要手段。因此，增强对叶绿体光合作用的认识，通过遗传工程的方法来提高光合效率，是当前植物生物学研究的热点之一。研究植物光合作用机制，对于我国农业现代化与国民经济战略发展具有重要的意义。

光合作用是地球上最重要的化学反应，光合作用产物——氧气和碳水化合物是地球生物赖以生存的物质基础，叶绿体是最重要的光合反应细胞器。叶绿体在结构上由内向外可分为：叶绿体双层膜、基质、类囊体膜和类囊体腔。高等植物的光合作用是在叶绿体内的类囊体膜上进行的，类囊体膜上具有将光能转换成化学能所需要的细胞色素b6f复合体、光合系统Ⅰ（PSⅠ）、光合系统Ⅱ（PSⅡ）、ATP合成酶复合体，以及各种电子载体等。这些蛋白复合体都是由多种亚基、多种成分组成，并在类囊体膜上动态变化，可逆的进行组装从而发挥其相应的功能。这一动态变化的过程对于植物进行有效的光合作用至关重要。

光合作用分为光反应和暗反应两部分。光反应吸收光能，分解水分子，释放氧气，生成ATP和NADPH；暗反应则利用ATP和NADPH将CO₂固定转化成碳水化合物。类囊体是光反应进行的场所，包括原初反应及电子传递链。由于ATP合酶的催化基团伸向基质，因此暗反应碳同化过程是在基质中完成的。

在高等植物中，除了线粒体之外，叶绿体也是一种半自主性的细胞器。它的发育，不仅需要其自身的基因外，还需要核基因的控制。PEP（质体编码的聚合酶）与调节叶绿体基因的转录有关（Hajdukiewicz P T J, Allison L A, Maliga P. The two RNApolymerases encoded by the nuclear and the plastid compartments transcribedistinct groups of genes in tobacco plastids. [J]. Embo Journal, 1997, 16(16):4041-8.; Hedtke B, Börner T, Weihe A. Mitochondrial and chloroplastphage-type RNA polymerases in Arabidopsis [J]. Science, 1997, 277(5327): 809-811.）。PEP有四个核心亚基，即α、β、β’、β’’，这些亚基由质体基因rpo A、rpo B、rpo C1和rpo C2分别编码。叶绿体基因组的转录本表达受PEP及NEP（核基因编码的聚合酶）分别调控或者共同调控。因而从这方面来说，叶绿体基因可被分为三类，即I类（PEP调控）、II类（PEP和NEP共同调控）、III类（NEP调控）。